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Plutonio-238

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Plutonio-238
Isótopo de Plutonio

General
Símbolo Pu
Neutrones 144
Protones 94
Datos del núclido
Período de semidesintegración 87,7 años
Isótopos padres 242 Cm (a) 238 Np (ß–) 238 Am (ß+)
Productos de desintegración Uranio-234
Masa atómica 238 u
Espín 0
Modo y energía de desintegración
Desintegración Alfa 5.593
Otros

Radioisótopo
Véase también: Isótopos de Plutonio
[editar datos en Wikidata]

El plutonio-238 (también conocido como Pu-238 o 238Pu) es un isótopo radiactivo de plutonio que tiene una vida media de 87,7 años. Es un potente emisor alfa y —a diferencia de otros isótopos de plutonio— no emite grandes cantidades de radiación. Esto lo hace adecuado para su uso en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) y calefactores de radioisótopos —un gramo de plutonio-238 genera aproximadamente 0,5 vatios de potencia térmica.

Historia

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Fue el primer isótopo de plutonio en ser descubierto. Fue sintetizado por Glenn Seaborg y colaboradores en 1941 bombardeando uranio-238 con deuterones, creando neptunio-238, que luego se desintegra para formar plutonio-238. El plutonio-238 se desintegra a uranio-234 y posteriormente a lo largo de la cadena de desintegración a plomo-206.

Producción

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Los reactores de plutonio a partir de combustible nuclear gastado contienen varios isótopos. Pu-238 representa sólo uno o dos por ciento, pero puede ser el responsable de gran parte del calor de desintegración a corto plazo debido a su corta vida media en relación con otros isótopos de plutonio.

El plutonio-238 puro se prepara por irradiación de neptunio-237, uno de los actínidos minoritarios, que puede ser recuperado durante el reprocesamiento de combustible nuclear gastado, o por la irradiación de americio[1]​ en un reactor. En ambos casos, los objetivos se someten a un tratamiento químico, incluyendo la disolución en ácido nítrico para extraer el plutonio-238. Una muestra de 100kg de combustible para reactores de agua ligera (LWR) que ha sido irradiada por tres años contiene solamente cerca de 700 gramos de neptunio-237, y el neptunio se debe extraer selectivamente. Cantidades significativas de Pu-238 puro también pueden producirse en un ciclo de combustible de torio.[2]​

Aplicaciones

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La principal aplicación de Pu-238 es como fuente de calor en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs).

Tecnología RTG fue desarrollada por primera vez por el Laboratorio Nacional de Los Álamos para proporcionar energía a los marcapasos cardiacos. De los 250 marcapasos accionados por plutonio fabricados por Medtronic, veintidós todavía estaban en servicio después veinticinco años, una hazaña que ningún marcapasos con batería podría lograr.[3]​

Esta misma tecnología de energía RTG ha sido utilizada en sondas espaciales como las Voyager 1 y 2, Cassini–Huygens y New Horizons, y en otros dispositivos, tales como el Mars Science Laboratory, para la generación de energía nuclear a largo plazo.[4]​

Suministro a Estados Unidos

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Estados Unidos dejó de producir plutonio-238 en grandes cantidades en 1988,[5]​ desde 1993, todo el Pu-238 utilizado en las naves espaciales estadounidenses ha sido comprado a Rusia. En total, 16,5 kilogramos han sido adquiridos, pero Rusia ya no está produciendo plutonio-238 y al parecer su propio suministro se está agotando.[6]​[7]​

En 2009, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) solicitó financiación para reiniciar la producción en el país.[8]​[9]​ Se estima que el reinicio de la producción tendrá un costo de entre $75 y $90 millones en cinco años.[10]​ Dado que el DOE sería el responsable de producir el plutonio-238 de la NASA, los dos organismos quieren dividir el costo del reinicio de producción.[10]​ El Congreso otorgó a la NASA parte del dinero solicitado, $10 millones en el 2011 y lo mismo en 2012.[10]​ El Congreso de Estados Unidos rechazó la solicitud de financiación del DOE durante tres años consecutivos.[10]​ En 2013, se acordó que la NASA proporcionaría toda la financiación para la producción de Pu-238.[11]​

Entre 1,5 kg y 2,0 kg se producirían al año para apoyar las misiones científicas robóticas de la NASA, aunque si las futuras misiones humanas requieren de plutonio-238 se tendría que producir mucho más.[10]​ El Reactor de Pruebas Avanzado en el Laboratorio Nacional de Idaho y el Reactor de Isótopos de Alto Flujo en el Laboratorio Nacional Oak Ridge son vistos como potenciales productores.[7]​

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ «Process for producing ultra-pure ... - Google Patents». Google.com. Consultado el 19 de septiembre de 2011. 
  2. ↑ «NASA needs Pu-238 now. The Medical Community needs isotopes now» (PDF). Thorium Energy Alliance. Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2013. Consultado el 24 de febrero de 2015. 
  3. ↑ Kathy DeLucas; Jim Foxx; Robert Nance (1 trimestre de 2005). «From heat sources to heart sources: Los Alamos made material for plutonium-powered pumper». Actinide Research Quarterly. Los Alamos National Laboratory. Consultado el 23 de enero de 2012. 
  4. ↑ Alexandra Witze, Nuclear power: Desperately seeking plutonium, NASA has 35 kg of 238Pu to power its deep-space missions - but that will not get it very far., Nature, 25 de noviembre de 2014
  5. ↑ Steven D. Howe, Douglas Crawford, Jorge Navarro, Terry Ring. «Economical Production of Pu - 238: Feasibility Study». Center for Space Nuclear Research. Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2013. Consultado el 19 de marzo de 2013. 
  6. ↑ «Commonly Asked Questions About Radioisotope Power Systems». Idaho National Laboratory. julio de 2005. Archivado desde el original el 4 de febrero de 2012. Consultado el 24 de febrero de 2015. 
  7. ↑ a b «Plutonium-238 Production Project». Department of Energy. 5 de febrero de 2011. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2012. Consultado el 2 de julio de 2012. 
  8. ↑ «Plutonium Shortage Could Stall Space Exploration». NPR. Consultado el 24 de febrero de 2015. 
  9. ↑ Greenfieldboyce, Nell. "The Plutonium Problem: Who Pays For Space Fuel?" NPR, 8 de noviembre de 2011.
  10. ↑ a b c d e Wall, Mike (6 de abril de 2012). «Plutonium Production May Avert Spacecraft Fuel Shortage». Space.com. Consultado el 2 de julio de 2012. 
  11. ↑ Matteo Emanuelli (24 de abril de 2013). «NASA Will Pay the Entire Cost of Pu-238 Production». Space Safety Magazine. Consultado el 11 de febrero de 2015. 

Enlaces externos

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